数控车床加工螺纹产生不良及其应对措施

 螺纹产品种类很多，在人们日常生活中随处可见，如螺栓、螺杆、丝杠、螺钉、螺母和堵头号与人们的衣、食、住、行密切相关。螺纹按用途可分为联接螺纹和传动螺纹，按牙型可分为三角形、矩形、圆形、梯形和锯齿形螺纹。螺纹产品的加工办法很多，螺栓螺杆等外螺纹大多用车削办法加工，关于螺纹直径不大的螺杆，量产时选用滚丝或搓丝可进步加工效率。内螺纹加工一般用丝锥攻丝，尺度较大的内螺纹能够用车床车螺纹。
 
　　跟着机加工技能的发展，数控机床在工厂里已普遍使用，用数控车床车螺纹是螺纹加工中zui常用的办法之一。它通过程序控制既能够加工一般螺纹，也能够加工形状杂乱的异形螺纹。用数控车床加工出来的螺纹精度高，产品的一致性高、加工速度快、外表质量好且调试便利。车螺纹会发生各种各样的缺陷，既有机床和设备的原因，也有刀具和操作人员等要素的影响。现从以下几方面剖析螺纹加工中常见的不良现象及相对应的办法。
 
　　1　、外螺纹端面或内螺纹孔口处毛刺较大
 
　　在车削螺栓、螺杆等外螺纹时，通常将棒料外径车削至螺纹大径，然后端面倒角。假如不倒角，螺纹起头处易外翻，有较大的毛刺发生。这样的毛刺易刺手，既不利于加工操作，也会影响丈量和后边的装置。倒角的巨细也会影响去除毛刺的效果。倒角大时，影响螺纹的漂亮和螺纹的有用长度；倒角小时，会呈现毛刺，车削外螺纹倒角巨细一般为螺纹螺距的巨细为宜，例如，加工 M10 螺杆时，因为M10 标准螺距为 1.5mm，所以倒角巨细为 C1.5 较为适宜。内螺纹的倒角至螺纹大径，如加工 M10 螺纹孔，先用 φ8.5 钻头钻好螺纹底孔，再用比钻底孔直径大两个螺距约 φ14 的钻头倒角。倒角后加工螺纹，螺纹起头处不再会有毛刺发生。
 
　　2　、螺纹有乱牙、乱扣现象
 
　　一般车床车削螺纹，会依据螺纹的螺距(导程)挂轮，进刀时主轴正转，退刀时主轴回转，主轴与刀具间有必要保持严厉的运动联络，即主轴带动工件每转一圈，刀具应均匀地移动一个安稳的间隔，这个安稳的间隔为螺纹的螺距(或导程)。这样每次进刀点相同而不会呈现乱牙现象。
 
　　数控车床加工螺纹时不需求回转退刀，不会呈现乱牙的原因是在数控车床的主轴上装置有光电编码器。带着工件一同转动着的主轴，其运动状况由一根同步带传送到主轴编码器，主轴编码器检测到主轴的转速后，会将信息反馈到机床数控体系中，数控体系再依据程序编制的螺距(导程)巨细，发出指令严厉控制主轴每转一圈，刀具移动一个螺距(导程)的间隔，且确保每次进刀点的方位，即便主轴转速较快，仍能够轻松找到每次进刀点，使加工螺纹时不会呈现乱牙现象。
 
　　用数控车床加工螺纹时，有时会呈现乱牙或烂牙等不良现象，其原因可能有以下几方面：(1)光电编码器损坏。光电编码器一般装置在车床主轴的结尾，只需翻开车床主轴箱旁边面防护罩，即可替换编码器。(2)同步带齿磨损严峻。同步带磨损，会使编码器和主轴传动不成定比，影响主轴转速和刀具间构成的螺距(导程)联络而构成车削乱牙。同步带归于易损品，它是连接编码器和主轴的传动件，拆卸和装置都很便利。(3)数控车床主轴轴向窜动，存在空隙。只需调整轴向丝杠螺母里的空隙即可。假如空隙较小，能够用体系空隙自动补偿功能修正参数来补偿；假如空隙过大，修理较麻烦，有必要将丝杠螺母拆卸下来，依据窜动量在螺母里加相应厚度的垫片。(4)操作者编制的程序存在问题。编制程序时首要是把定位点确定好。数控车削螺纹在编制分层加工时，留意每次轴向定位点保持一致，可有用防止乱牙。例如，加工 M20 螺杆，螺纹有用长度为 50mm，编程如下：
 

 
　　每次退刀时，也要留意径向退刀间隔，假如退刀时直径巨细不变，仍按原直径退出或间隔过小，这时刀尖就会将加工过的牙型损坏或牙尖车平，构成废品。特别是初学者加工螺纹，常常会呈现这种现象。
 
　　因为车螺纹需求屡次分刀进行，因此 Z 轴每次定位有必要相同，不然加工会呈现乱牙。而现在大多体系有复合循环指令，只需定位点确定后，以后每次分层加工不用从头设置。单一车削循环指令 G92 和 G76 车螺纹就归于这样的预备功能指令。
 
　　3　、螺纹加工开端段及完毕段螺距不稳现象
 
　　螺纹加工每次定位点有必要相同，不论是 G32 代码的定位点由编程人员设定，还是复合指令 G92 由机床体系内部参数值确保。螺纹加工阶段必需求确保主轴带动工件每转一圈，车刀走一个螺距，可使加工出的零件产品不烂牙，不乱牙。但在螺纹加工的起始段，因为转速和车刀移动速度较快，在车刀到达工件外表时，还未来得及确保主轴转速与车刀移动的定值(螺距或导程)，往往会呈现螺纹开端阶段的螺距不太安稳，螺距大都偏小，装置时螺母很难旋入。螺纹加工即将完毕时，主轴转速及刀具移动速度会降低，这时也会呈现螺距不稳现象。为了在加工中战胜这种现象的发作，在每次编程时，将开端车削时的 Z 值间隔设定长些，把加工不安稳阶段用于刀具空走，待安稳后才开端车削。如上面的程序中，Z 值能够设置到工件右端面5mm 乃至更长点的间隔。关于完毕段，螺纹结构中往往有退刀槽，螺纹螺距不安稳阶段在退刀槽内，这种结构很好地处理完毕段螺距不稳现象。
 
　　编程举例如下：
 

 
    4　、扎刀
 
　　扎刀现象在车加工中常常遇到，这与车刀的装置高度和刃磨视点有很大联络。螺纹加工车刀装置过高，则切削深度到达一定数值时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，乃至把工件顶弯。车刀装置的过低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，加上横向进丝杠与螺母空隙过大，使吃刀深度不断自动趋向加深，然后把工件抬起，乃至引起崩刃。工件装夹不牢固使其本身的刚性不能接受车削时的切削力，因此发生过大的挠度，改动了车刀与工件的中心高度，工件被举高，构成切削深度突增。刀具刃磨前角过大及刀具磨损也会呈现扎刀现象。防止扎刀的办法大致有：
 
　　(1)及时调整车刀高度，使其刀尖与工件的轴线等高，通常的做法是使用尾座*来对刀，在粗车和半精车时，刀尖方位比工件的中心要高出被加工件直径的 1/100 左右；
 
　　(2)及时刃磨并减小螺纹车刀前角，修理调整或自动补偿减小 X 轴丝杆空隙，也是防止扎刀现象的常用做法；
 
　　(3)加工螺纹时不要挑选背吃刀量和切削速度太大，要依据螺纹螺距(导程)巨细和工件刚性挑选合理的切削用量。
 
　　5、　牙型不精确
 
　　有时加工的螺纹牙型会呈现变形，这种变形首要表现为牙尖角偏大或偏小，或是牙型形不对称，呈现了向一边偏斜。构成牙型不精确的原因首要有以下几个方面。(1)刀具刃磨视点偏差较大。一般三角螺纹刀尖角为60°，梯形螺纹刀尖角为 30°，刃磨时要用刀具视点样板丈量，假如没到达视点要求，需求从头刃磨。精度要求高的车刀，能够在东西磨床上刃磨视点，如图 1 所示。
 

图 1 车螺纹定位及走刀路线图
 
　　(2)车刀装置不正确。螺纹左右两刃的中心线在对刀时应该笔直于车床主轴轴线，也就是说刀具的主偏角与副偏角持平，都为 60°。假如在装置刀具时，刀具的中心线与轴线不笔直，加工出来的螺纹牙将歪向一边，使螺纹通规通过不了，若再往下加工，螺纹牙形会偏薄，影响螺纹产品的强度。所以在装置螺纹刀具时，一定要用螺纹靠板或选用百分表来找正。先拧刀架上用于固定刀具的一个螺栓，略微用点力，调整好刀具视点后再拧刀架上另一个螺栓，看刀具的视点，两个螺栓拧的时分交织进行，不至于在拧紧时刀具发作转动，如图 2 所示。
 

图 2 一般三角螺纹刃磨及装置视点图
 
　　(3)刀具磨损。机加工刀具原料大都是硬质合金，螺纹车刀也不破例，这是因为硬质合金刀具具有硬度高、耐磨、高强度和很好的耐性。要依据不同的加工条件，调整好适宜的切削用量，刀具耐用度就会添加。可是任何刀具在长时间使用后，都会发生磨损。特别螺纹车刀较尖，磨损更快，加工出来的螺纹尺度会发作改动，这时应及时将刀具卸下来重磨或替换新的刀具。图 3 为硬质合金车刀的典型磨损曲线图。
 

图 3 硬质合金车刀的典型磨损曲线
 
　　6　、螺纹外表质量较差
 
　　构成螺纹外表质量差，外表粗糙度数值较大的原因首要有以下几点。
 
　　(1)刀柄或工件较细。刀柄伸出较长，刀柄或工件又较细，两者刚性差，假使切削用量挑选又过大，切削时局必会发生轰动，然后使加工的螺纹外表发生震刀纹，外表质量很差。或高速切削螺纹时切削厚度太小或切屑向歪斜方向排出，拉毛已加工牙侧外表，构成螺纹外表粗糙度数值较大。因此，应尽量增大刀柄的截面，减小刀柄伸出长度。挑选适宜的切削用量对外表质量的影响很大。
 
　　(2)车刀切削刃磨的视点有问题，径向前角过大。
 
　　若径向前角大，又或中滑板丝杠螺母有大的空隙，易发生扎刀，然后发生震刀纹。处理的办法就是减小车刀的径向前角。高速钢切削螺纹时，zui后一刀的切屑厚度一般要大于 0.1mm，并使切屑沿笔直轴线方向排出，不损坏已加工外表质量。
 
　　(3)螺纹车刀刀尖会发生积屑瘤。积屑瘤跟着加工的进行不断生成、长大和脱落。一起，因为部分积屑瘤碎屑嵌在工件外表上，在工件外表上构成硬质点，这些状况都将严峻影响螺纹外表粗糙度。防止发生积屑瘤的常用办法是增大或减小切削速度，刀具刃磨时适当增大后角和刃倾角，并且依据原料挑选正确的切削液。
 
　　7　、结语
 
　　在加工螺纹过程中呈现产品不良的原因是多种多样的，除上述机床、设备、刀具和操作人员等要素影响外，还有其他等综合要素作用使然。所以排除不良发生的故障应视具体状况具体剖析，通过各种检测与确诊手段，并辅以工作中的经历，找出具体的影响要素，采纳合理而有用的处理办法。

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